DCS技术和现场总线技术的结合

3.2.1控制层软件的功能
控制层软件主要完成PID 回路控制、逻辑控制、顺序 控制和混合控制等多种类型的控制功能，而控制运算 数据必须首先经过现场设备连接的I/O通道处理。
DCS控制层软件还要完成一些辅助功能，如控制器和 重要I/O 模块的冗余功能、网络通信功能及自诊断功 能等。
其功能流程见教材图3-2所示。
3.2.3控制编程语言
IEC 61131-3国际标准编程语言包括图形化编程语言 和文本化编程语言。 图形化编程语言包括：
梯形图（Ladder Diagram，LD） 功能块图（Function Block Diagram，FBD） 顺序功能图（Sequential Function chart，SFC）
由于PC监控大大降低了系统成本，使得市场空间得到扩大， 从远程监视、数据采集与计量、数据分析到过程控制，几 乎无处不用。
各类智能仪表、调节器和PC设备可与组态软件构筑完整的 低成本自动化系统，具有广阔的市场空间。
各类嵌入式系统和现场总线的异军突起，把组态软件推到 了自动化系统主力军的位置，组态软件越来越成为工业自 动化系统中的灵魂。
执行代码分周期性和随机性两部分。 周期性代码：数据采集、转换处理、越限检查、控制算法、网
络通信和状态检测等，这部分是由硬件时钟定时激活的。 随机执行部分：系统故障信号处理、事件顺序信号处理和实时
网络数据的接收等，是由硬件中断激活的。 2、实时数据部分存放在RAM中，在系统复位或开机时，这
些数据的初始值从网络上装入。
3.4.2组态软件的功能
1．实时数据库组态 实时数据库的组态一般分为两部分：控制采集测点的配置
组态和中间计算点的组态。 2．控制组态 控制组态采用内部功能模块的软连接来实现。可以用图形

１２ 集散 型 计 算 机 控 制 系统 ＿ 集 散 型计 算 机 控 制 系统 又称 为 分 散 型 综 合 控 制 系 统 （Ｔ ｔ ｌ ｏ ａ
Ｄｓｉｕｅ ｏｔ ｌ ｙｔ ，简称集散系统ＤＣ ｉｒ ｔ Ｃ ｎｒ ｓ ｍｓ ｔｂ ｄ ｏＳ ｅ Ｓ）概述集散 系统是以微处理 器为基础 ，是应用 于过程控制的工程化的分布式计算机控制系统。 １ ）集散控 制系统的特点 。①分散性和集 中性 。系统控制分散 、功 能分散 、负荷分散 ，从 而危险分散 。集中性体现 ：监视集 中 、操作集 中、管理集 中。② 自治性和协调性 。各工作站独立 自主地完成分配给 自 己任务，并通过通信网络传送各种信息 ，协调工作 ，以完成控制系统 的 总体功能和优化处理。③ 简洁性 。集散控制系统采用 了简洁 的人机对话 系统 ，有着 丰富的操作 画面及显示功 能。④灵活性 、可扩充性 和适应 性。集散 系统采用标准式 、开放式 和模块式设计 ，具有灵活 的配置及设 置功能 ，可 以根据不 同用 户的需要 以及 生产要求 ，改变系统 的配置功 能。⑤高效实时性。通过Ｉ 接 Ｖ和人机接 口，可对过程控制对象进行实 ／ ０ １ 时 采 集 、分 析 、记 录 、监 视 、操 作 等 控 制 ，通 过 包括 对 系统 结 构 及 组 态
控 产业 的 日新月异 的发展？ 笔者就针对 以上情况 谈一点 自己的看法 。 关键 词 Ｆ Ｓ（ Ｃ 现场 总线控制 系统 ）；Ｄ Ｓ（ 散控制 系统 ） Ｃ 集 中图 分类 号 Ｔ 文 献标 识 码 Ａ Ｐ 文 章 编号 １７— ６ １（ １）５— １３Ｏ ６３９ ７一２ ０２ ０８一 １ ０１
流。
２ Ｄ Ｓ Ｃ 系 统 的过渡 及 其发 展方 向 Ｃ 向Ｆ Ｓ
如果我们想在Ｔ业 自动化控制系统 中施展才能就必须发展Ｄ Ｓ Ｃ Ｃ 或Ｆ Ｓ 系统。因为它是未来 工控领域 的主流发展方向。至于采用别人 的Ｄ Ｓ Ｃ、 ＦＳ Ｃ 系统还是 自己开发Ｄ Ｓ Ｃ 系统就要看看究竟我们具备什么样 的能 Ｃ 、Ｆ Ｓ 力 ，如果说今后选择控制系统，我认为应该选择代表成熟的集散式控制 系统 Ｄ Ｓ 具备 先 进 的 现 场总 线 控 制 系统 Ｆ Ｓ Ｃ并 Ｃ ，它 们 之 间应 该 相 互兼 容 。

Ｎｅ ｗｏ ｋ Ｉ ｔ ｇ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ Ｆｉｌ ｓ ａ ｄ Ｔｈ ｔ ｒ ｎ ｅ ｒ ｔｏ ｎ ｐ ｉ ｔｏ ｆＴｈ ｅｄ Ｂｕ ｎ ｅ ＤＣＳ ｃ
Ｌ ｉ ｅ ＭＥ ｈ ＵＯ Ｊ． ｉ ， ＮＧ Ｚ ｅ １
ｔ ｎ ｆ ｄ ｍ ｄ ｓｒ ｏ ｔ ｌ ｄ ｖ ｌ ｐｎ ． Ａ ａｙ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｗ ｔ ｒ ｄｔ ｎ ＤＣ ｒ ｍ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉｓ ｏ ｅｄ ｂ ｓ ｒ ｄ ｏ ｅ ｍｏ ｅ ｉ ｕ ｔ ａ ｃ ｎｒ ｅ ｅｏ ｉ ｇ ｎ ｉ ｌ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｓ ｌ ｉ ｈ ｔ ｉ ｏ Ｓ ｆ ｌ ｎ ａ ｉ ｏ Ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｆｆ ｌ ｕ ， ｉ ｃ ｉ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ａ ｈ ｈ ｒｃｅ ｓ ｃ ｆｎ ｔ ｏ ｋｓｒ ｃ ｕ ｅ ｏｎ ｅ ｕ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ｅ ｆ ｌ ｕ ｄ ｔ ｅ Ｄ ｅｗｏｋ ｃ ｏｄ ｎ ｓ ｔ ｅｃ ａ ｔｒ ｔ ｓｏ ｅ ｗ ｒ ｔ ｔｒ ．ｐ ｉ ｔｄ ｏ ｔｔｒ ｅ ｒａｉ ｔ ｏ ｆｔ ｅｄ ｂ ｓ ａ ＣＳ ｎ ｔ ｒ ａ ｉ ｉ ｕ ｚ ｈ ｉ ｎ ｈ
质特征上分析了其对传统分散控制系统 Ｄ Ｓ Ｃ 的影响 ， 并结合 Ｄ Ｓ Ｃ 的网络结构特点 ， 出了现场 总线与 Ｄ Ｓ 给 Ｃ 网络集
成三种实现方法 ， 总线主要产品。 关键词 ： 现场 总线 ； Ｃ ； Ｄ Ｓ 网关 ； 集成 ； 控制 ； 产品
中图分类号 ：Ｐ ７ ． Ｔ ２３ ５ 文献标识码 ： Ｂ
（ ． ａｙ ｏ－ ｒ ｕ ｔ ｏ ｎｏｍ ｔｎｃｎ ｒＢｉｉ ７ ００ ， ｈｎ ； １ Ｂ ｉ Ｎ ｎｆ ｒ ｓ ａ Ｃ ．ｉｆｒａｉ ｅｔ ，ａ ｎ ３９ ０ Ｃ ｉａ ｌ ｎ ｅ ｏ Ｍｅ ｌ ｏ ｅ ｙ

黄 文君 ，石 晓 亮 张 晓 刚 ，
（ ．浙 江 大学 工业 控制 技 术 国家重 点实 验 室 先 进控 制研 究所 ，杭州 ３ ０ ２ ； ．浙江 中控 技术 股份 有 １ １０７ ２
限公 司 ， 州 ３０５ ） 杭 １０ ３
摘要 ： 出 了一种 基 于接 口模 块 实现 将 标 准 Ｒ Ｆ Ｂ ＳＤ 提 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ — Ｐ从 站 设 备 连 入 Ｄ Ｓ系统 的 解决 方 案 ， 且给 Ｃ 并
（ ．Ｓａ ｅ ａ ．ｏ ｄ ｓ ｉ ｏｔ ｌ ｅｈ ｏ ｇ ， ｎｔｕｅｏ ｄａ ｃｄＰｏｅｓＣ ｎｒｌ Ｚ ｅｉ ｇ ｎｖｒ — １ ｔ ｅＫ ｙＬ ｂ ｆ ｎ ｕｔａ Ｃ ｎｒ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｉｓｔｔ ｆ ｖｎ ｅ ｒｃ ｓ ｏｔ ， ｈｊ ｎ ｉｅ ｉ ｔ Ｉ ｒｌ ｏＴ ｏ ｉ Ａ ｏ ａ Ｕ ｓ
系统 与 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ — Ｐ现 场 总 线 之 间 的 通 信 。 另 外 通 过 链 接 器 和 耦 合 器 还 可 以 将 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ —Ａ 等 其 他 Ｒ ＦＢ Ｓ Ｄ Ｒ ＦＢ ＳＰ 设 备 接 入 Ｄ Ｓ 系统 ， 大 提 高 了 Ｄ Ｓ 系 统 的 兼 容 性 与 开 放 性 。 该 方 案 已 经 在 浙 江 中控 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ 一 Ｃ 大 Ｃ Ｕ Ｃ Ｎ Ｅ Ｓ
ｓ ｈ ａ ｕｃ ｓ ＰＲＯＦＩ Ｓ ＰＡ ａ ｌｏ ｂ ｏ ｎ ｃｅ ｏ Ｄ ＣＳ．Ｔｈｅ ｓ ｕ ｉｎ ｈ ｓ ｂｅ ｎ ｐｕ ｉｔ ｈｅ ｓ ｔｍ Ｕ Ｐ－ ＢＵ － ｃ ｎ ａｓ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｄ ｔ ｏｌｔｏ ａ ｅ ｔ ｎ ｏ ｔ ｙｓｅ ｏｆＳ ＣＯ Ｎ ＥＣＳ １ ０，ａ ｄ ｈ ｓ ｂｅ ｎ ｕ ｅ ｎｔ ａ ｕｆｃ ｕ ｉｇ ｉｄ ｓ ｒ － ０ ｎ ａ ｅ ｓ ｄ ｉ ｏ ｍ ｎ ａ ｔ ｒｎ ｕ ｔｙ． ｎ

摘 要： 文章 对 现 场 总线技 术、 Ｐ Ｌ Ｃ技 术 以及 Ｄ Ｃ Ｓ技 术 分别 作 了介 绍 ， 通过 技 术 特点 以及 功 能 的 对 比分析 ， 简述 了 Ｄ Ｃ Ｓ 、 Ｐ Ｌ Ｃ与 现 场总线 系统的特点， 论述 了现场总线技术在现代电厂 系统控制 中具有 良好的发展前景。
关 键词 ： 现 场 总线 ； Ｄ Ｃ Ｓ ； Ｐ Ｌ Ｃ ； 控 制 系统
１前言 火 力 发 电 厂 的热 工 控 制 系 统 中 已经 得 到 了广 泛 的 应 用 。 目前 例 如 集 散 控 制 系统 即 Ｄ Ｃ Ｓ 是 上 世 纪 七 十 年代 发 展 起 来 的 数字 控 制 Ｆ Ｓ Ｓ Ｓ系统 中 Ｄ Ｃ Ｓ 完 全 可 以用 Ｐ Ｌ Ｃ系统 予 以实 现 ，只 要不 断 的进 行 系统 ，开创了控制系统的新时代 ， Ｄ Ｃ Ｓ 是结合 了通信技术 、控制技 改 进 从功 能 上 Ｐ Ｌ Ｃ替 代 Ｄ Ｃ Ｓ 完 全 可 以实 现 。 术、 图形显示技术以及计算机技术 ， 被称作 ４ Ｃ技术 ， 并且信息管理 （ １ ） 对Ｐ Ｌ Ｃ的 Ｃ Ｐ Ｕ处理能力予以加强 ， 使其处理功能不仅局限 技 术 也逐 步 的结 合 至 Ｄ Ｃ Ｓ中 ，因此 现 在 Ｄ Ｃ Ｓ 能 够 完成 信 息 管 理 以 于顺 序逻 辑 的处 理 ， 通 过 实时 多 任务 操 作 同 时实 现 回路 计 算 以及 回 及 过 程 控制 ， 发 展成 为 了 ５ Ｃ技 术 。并 在很 多行 业 中得 以应 用 ， 尤其 路 调 节功 能 。 在火力发电厂中 ， Ｄ Ｃ Ｓ系统应用更为广泛 ，其社会效益以及经济效 （ ２ ） 在控制器等关键部件上能够实现冗余配置。 益都取得了显著的效果 ， 其发展是 自动化控制发展方向以及发展水 （ ３ ）采用令牌环以及令牌总线等确定实时的冗余网络， Ｐ Ｌ Ｃ的 平 的典 型代 表 。 功能 也 逐 步的 被包 容 在 Ｄ Ｃ Ｓ 系 统 中 ，例 如 Ｐ Ｌ Ｃ编程 语 言在 Ｄ Ｃ Ｓ系 ２ Ｄ Ｃ Ｓ系统 特 征 统 中 的应 用 。 ２ ． １传统 的系统基础主要包括 ： 网络 、 微处理器 、 图形技术。 上述 两 种 系统 在 功 能上 已经逐 步 接 近 ，价 格 上 也逐 步 的 接 近 ， ２ ． ２目前的系统特点 ：首先开放系统较为完备 。Ｄ Ｃ Ｓ通过成熟 在不久的将来二者之间会逐渐的融合 ， 向着过程控制系统发展。 软 件 以及 通 用设 备 的应 用 ， 保 证 了 系统 的高 层 互 联 ， 同Ｐ Ｌ Ｃ以及 智 ５ ． ２ Ｄ Ｃ Ｓ系统 与现 场 总线 系 统 能仪表相互连接 ； 其次 ， Ｄ Ｃ Ｓ系统中应用 了高性能微处理器 ； 最后 ， 现场总线的系统结构简化 ， 设计 、 安装 、 投运到正常生产运行及 系统的专业性 以及综合性为用户提供过程控制平 台。目前所使用 的 检修 维 护 ， 都 体现 出了优 越 性 ： Ｄ Ｃ Ｓ系统 中很 多 操 作 平 台都 应 用 了 Ｎ Ｔ ／ ＷＩ Ｎ Ｄ Ｏ ＷＳ ，增 加 了全 场 综 （ １ ） 节省硬件数量与投资。由于现场总线系统中分散在设备前 合 管理 力 度 ， 提 高 了 自动化 水 平 。Ｄ Ｃ Ｓ是 目前 火 电 厂使 用 最 为广 泛 端的智能设备能直接执行多种传感控制报警和计算功能 ， 因而可减 的系 统 。 少 变送 器 的数 量 ， 不 再 需要 单 独 的 调节 器 、 计 算 单元 等 ， 也 不 再需 要 ２ － ３系统对向下接 口能力不断的予 以提高 ， 很多 Ｄ Ｃ Ｓ系统都提 Ｄ Ｃ Ｓ系统 的信号调制板 、隔离放大器、 Ｉ ／ Ｏ板 、 Ａ ／ Ｄ转换器以及它们 供了同 Ｐ Ｌ Ｃ以及现场总线 的通信接 口。例如 ， 通过同 Ｐ Ｌ Ｃ之间的通 之 间 复杂 的接线 。 还 可 以用 工控 Ｐ Ｃ机 作 为操 作站 ， 从 而 可节 省 一 大 信减少了手动操作按钮 的数量 ， 使Ｂ Ｔ Ｇ盘面积大大缩小。实际上火 笔 硬 件投 资 并减 少 控 制室 面积 。 并且有的 Ｐ Ｌ Ｃ已经 可 以支持 快 速 的 力发 电厂中很多控制子系统都能够通过 Ｄ Ｃ Ｓ予以实现 。如厂中的 现场总线通信 。采用现场总线技术 比传统意义上 的 Ｄ Ｃ Ｓ可以减少 电除 尘 系统 、 Ｅ Ｔ Ｓ系统 、 Ｄ Ｅ Ｈ系 统 以及 Ｆ Ｓ Ｓ Ｓ系统 和 输 煤 系统 ，不 但 许 多 Ｉ ／ Ｏ卡 。 能够有效缩小控制室面积 ， 同时也有效降低 了维修成本支出。 （ ２ ） 节省安装 费用和材料。 现场总线系统 的接线十分简单 ， 由于 ３ Ｐ Ｌ Ｃ系统 特性 １ 对 双 绞线 或 １ 根 电缆 上 可挂 接 多 个 设备 ， 因而 电缆 、 端子 、 桥 架 的 ３ ． １丰 富 的功 能 用量大大减少 ， 连线的设计与接头校对的工作量也减少 。当需增加 现 在使 用 的 Ｐ Ｌ Ｃ系统 已经 不 再 是仅 用 于 控 制 顺序 逻辑 ，很 多 新 的 现场 设 备 时 ， 无需新增电缆 ， 这 既 节省 了投 资 ， 又减 少 了设 计 、 Ｐ Ｌ Ｃ系 统 中应 用 了通 用 处 理器 ， 通 过 多 任 务 操作 ， 不 但 有 效 提 高 了 安装 的工作 量 。目前 Ｄ Ｃ Ｓ的 主要 盘 台都 集 中在 电 子设 备 间 ， 与现 场 顺 序逻 辑运 算 速 度 ， 同时 还增 加 了代 数 运算 以及 回路 调节 功 能 。 信号 的连接 电缆很 多， 如采用现场总线控制 系统 ， 电缆可减少 １ ／ ３ 。 ３ ． ２强 大 的 网络 功能 （ ３ ） 用 户节 省 了维 护 费用 ， 掌 握 了高 度 的 系统 集成 主 动权 。 过去 传统的 Ｐ Ｌ Ｃ通讯速度较慢 ， 主要是用于将设备运行 的情况以及 用户采用某种 Ｄ Ｃ Ｓ 系统 ， 一旦出现某些功能块损坏 ， 就必须使用这 系统控制的情况传输给监控设备 ， 用来为操作员的指令修改以及检 厂 家 的模 板 ， 用 别 的 产品 会 出 现 系统 集 成 中不 兼 容 的协 议 。而 现 视提供基础信息 。而 目前使用的 Ｐ Ｌ Ｃ系统采用 了通信 网络 ， 同信功 在现场总线却让所有 的设备厂家遵循一定的协议 ， 用户 自己牢牢地 能更 加 完 善 。 掌 握 了系 统 的集 成 主动 权 。 因此 ， 大多 数 人都 相 信在 未 来 的 ５到 １ ０ ３ － ３逐 步 标准 化 的编 程 年间 ， 现场总线的技术可望普遍推广。 但 目前 ， 由于制约现场总线技 各方面的发展促使 Ｐ Ｌ Ｃ在更多 的领域被应用开来 ， 很多厂家都 术的国际通用通信标准很难在短时间内出来 ， Ｄ Ｃ Ｓ技术又被大家掌 在进行 Ｐ Ｌ Ｃ的 开发 研 究 ， 并 且 随着 Ｄ Ｃ Ｓ的开 放 ， Ｐ Ｌ Ｃ 的开 放 也成 为 握 且 价格 已经 很低 ， 目前 Ｄ Ｃ Ｓ还会 存 在 下 去 ， 但 最 终 会 被 现 场 总线 了必 然 趋 势 。而 Ｐ Ｌ Ｃ的 开放 所带 来 的 便 是 变 成语 言 逐 步 的 向标 准 系统 所代 替 ， 这 是 自动 化控 制 发展 的 最终 目标和 方 向 。 化方 向发展 。 我 国 目前 所 运 行 使 用 的火 力 发 电厂 中机 、 电、 炉 在 控 制 水 平 上 ３ ． ４ 微 型化 的 系统 模块 存在较为严重的不协调现象 ， 并且辅助系统较 为落后 ， 集 中控制室 很多 Ｐ Ｌ Ｃ厂家 除 了从 提 高 系统 性 能 以及 网 络性 能 方 面 对 产 品 占用 空 间较 大 ， 系 统 电缆 数量 过 多 ， 需 要 人 员数 量 庞大 。 而 目前 Ｐ Ｌ Ｃ 综合 竞争力进行提升外 ， 还通过模块小型化的方式 ， 对价格进一步 系 统 以及 现 场 总 线 技术 在 火 力 电厂 中 的应 用 推 广 使 得 机 组 自动 化 降低 。 水 平显 著 提 高 ，能 够基 本 满 足 现 代化 火 力 发 电厂 对 系 统 控 制 的要 ４ 现场 总线 系统 特性 求。 （ １ ） 所谓 的现场总线控制便是将现场的仪表同控制室中的操作 参 考 文献 界面通过现场总线连接到一起 ， 通过智能仪表的使用令现场设备直 『 １ １ 高敏 ， 夏 安 邦． 对Ｐ Ｌ Ｃ 、 Ｄ Ｃ Ｓ 、 Ｆ Ｃ Ｓ三 大控 制 系统 特 点 和 差异 的探 讨 ． 接具有可控性 ， 并将输 出模块置于现场 中， 实现了彻底分散控制 。 应 用 能 源技 术 ， ２ ０ ０ ８ ， （ １ １ ） ． （ ２ ） 该 系 统 的基 础 为现 场 总线 。 本 质上 现 场总 线 就是 一种 网络 ， 『 ２ ］ 李勇． 基 于可编程控制器（ Ｐ Ｌ Ｃ ） 的集散型测控 网络技 术的研 究与 每一智能仪表便是 网络上的一个节点 ，该计算机 网络具有 以下特 实现 ． ２ ０ ０ ３ ． 点： 首先是传输信号的数字化 ； 其次 ， 物理传输介质的公用性 。不但 『 ３ １ ｔ树 东， 靳 雷， 吴明永， 高敬 更 ． 基于Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｎ Ｅ Ｔ和 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ集 成 增加 了传输距离 ， 同时还对联线成本有效予以降低。 网络 的 熔炼 集散 控 制 系统． 工 业仪 表 与 自动 化装 置 ， ２ ０ ０ ９ ． （ ３ ） 现场

工业生产 的需求变得 日益迫切 。集 散控 制系统 以其 可靠 、 灵活 、 低成本 、 可适应性强等特点成为了工业控制领域 占有主导地位 的 系统 ， 已被广泛应用于化 工 、 电力 、 石油 、 造纸 等行业 。集 散控 制 系统 的发展经历 了三个阶段 ， 它是 控制技 术发展 的一个里 程碑 。 现场 总线 自诞 生以来 一直受 到 国内外业 界人 士和企业 的关注 和 重视 ， 它为 自动控制领域 的变革带来 了又一次飞跃 。现场 总线 所
Ｂｒ ｉ ｅ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ＤＣＳ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｂ ｕ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ＺＨＡＮＧ Ｚｈ ｅ ｎ， ＮＩ Ｕ Ｙｕ． ｇ ａ ｎ ｇ
（ Ｅ ａ ｓ ｔ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ３ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
《 电 气自 动 化 １ ２ ０ １ ３ 年 第３ ５ 卷 第１ 期
综 述
Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ

Ｄ Ｃ Ｓ与 现 场 总 线 综 述
张 桢 ，牛 玉 刚
（ 华东理工大学 信息科学与工程学院 ， 上海 摘
２ ０ ０ ２ ３ ７ ）
要 ：现场总线技术对工业领域的意义是非常 巨大的 。首先 ， 集散控制系统 的概述 、 发展历史和组成结构在文 中一一 简述 ， 接着从形 成背景、 概念 、 特点 、 优势和组成 出发 ， 对现场总线技术 在工业控制 中的应用现状及最新进展进行 了综述 ， 并且介绍了几种 国际 上流行 的现场总线如 Ｃ Ａ Ｎ总线 、 Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 总线 、 基金会现场总线 、 Ｈ Ａ Ｒ Ｔ总线 、 Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ 总线 和它们的通信协议 、 应用领域 和实 时性 ， 以及他们应对技术变革和系统故障采取 的对策 。

可编程控制器（PLC）＋通信系统＋操作管理站。这是 一种在制造业广泛采用旳DCS构造，尤其对生产过程顺 序控制系统尤其有效。
2.3 DCS旳硬件系统
本节从过程控制站、人机接口设备、系统通信 设备等三个方面，对DCS旳硬件系统和构成作 一种扼要论述。
硬件基础
冗余：通俗来讲，冗余就是热备用，能够了解既 多出又不多出。
2．控制级（层）旳功能
1）过程控制站旳功能 能对现场设备（如传感器、变送器等）传来
旳信息，按照一定旳控制策略进行分析、处理并 计算出所需旳控制量，经过输出通道将控制量信 息传递给现场旳执行器，完毕系统旳控制任务。 2）数据采集站旳功能
数据采集站能完毕过程数据采集、设备监测、 系统测试和故障诊疗。
拷贝机、键盘、鼠标等。
☞操作站提供了良好旳人机交互界面， 用以实现集中监视、操作和信息管 理等功能。
在有旳小DCS中，操作站兼有工 程师站旳功能，在操作站上也能够 进行系统组态和维护旳部分或全部 工作。
4.工程师站
工程师工作站 （Engineering Work Station，EWS）是由PC机 配置一定数量旳外部设备所 构成，如CRT（或LED）显 示屏、键盘、鼠标、打印机 和绘图机等。
模件机笼用于安装功能模件（主控卡）、数 据转发模（卡）件、端子板和各类I/O模（卡）件 等，均可采用冗余构造配置，构成双冗余主控构 造和冗余I/O构造。
☞综上所述，操作站、工程 师站和管理计算机构成 了DCS旳人机接口，用 以完毕集中监视、操作、 组态和信息综合管理等 任务。现场控制站和数 据采集站构成DCS旳过 程接口，用以完毕数据 采集与处理和分散控制 任务。通信总线是连接 DCS各部分旳纽带，是 实现集中管理、分散控 制目旳旳关键。

距使用 ， 在设计时还可 以以低 于计算 呼称 高， 从而适当增加使用档距 ， 高 于计算呼称高则适 当减小使用档距 。总而言之 ， 计算呼称高一般在呼称 高系列中间偏上位置为宜 。 另外 ， 值得一提的是， 转 角塔 的塔材指标若 由 导线张力控制 的话 ，铁塔塔身 的风荷载所产 生的影响可以得到控制 ， 因 此转角塔一般用最大呼称高作为计算高度较为合理 。
４ 设 计和 施工 技术
４ ． １ 冗 余 通 讯 主站
Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ 现场总线通讯主站与控制器通过并行 总线 交换数据 ，采用 ｌ ： １冗余配置。 根据实际需要 １ 个控制站可以配置 １ ３对冗 余通讯主站 。
３ 现场 总 线技 术在 火 电机组 控 制 系统 中的 应 用存在 两
探究融入现场总线技术 Ｄ Ｃ Ｓ系统在火电厂的运用
何 鑫
（ 陕西美鑫产业投资有限公司 陕西 铜 川 ７ ２ ７ １ ０ ０ ）
摘 要： Ｄ Ｃ Ｓ系统在 电力行 业应用广 泛， 因为 Ｄ Ｃ Ｓ 在 电厂机 组控制系统 中主要采用单元机 组和公用系 统分开 的三 段式 网络 结构 ， 使得 系统功能完 善、 性能稳 定。现结合 电厂常用 Ｄ Ｃ Ｓ系统 的特 点做一下 比较 说明 ， 以便在 实践中根据实 际情 况灵活运用 ， 发挥 控制系 统 的最佳 性能 ， 达 到经济实 用、 稳定可靠 的 目的。 关键 词 ： 现场总线 技术 ； Ｄ Ｃ Ｓ系统 ； 火 电厂 中图分 类号 ： Ｔ Ｍ６ ２ １ ． ６ 文献标识 码 ： Ｂ 文章编 号 ： １ ０ ０ ４ — ７ ３ ４ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ４ — ０ １ ２ ３ — ０ ２
３ ． ２ 控制网络采用 Ｄ Ｃ Ｓ与 Ｆ Ｃ Ｓ兼 容 方 式 （ Ｄ Ｃ Ｓ扩 展 方 式 ）

摘 要 ： 发 电 厂热 控 技 术 的发 展 趋 势 看 ，今 后 新 建 及 改 造 的大 型 机 组 都 将 会 大 规 模 地 采 用 Ｄ Ｓ结 合 从 Ｃ
现 场 总 线 设 备 的控 制 模 式 。这 种 控 制 模 式 在 宁 海 发 电 厂 １０ ０ＭＷ 机 组 脱 硫 系统 中 的 应 用 在 国 内 属 于 ０
新 的尝 试 。重 点 介 绍 这 种 控 制模 式 优 缺 点 ， 场 总 线 仪 表 的选 择 、 备 的 导 购 、电 缆 的 敷 设 等 应 用 环 现 设 节 ， 为 其 它 发 电厂应 用 现 场 总线 控 制 系 统 提 供 借 鉴 。 可
关 键 词 ：现 场 总 线 ；Ｄ Ｓ；网段 设 计 ：干扰 Ｃ
Ｋｅ ｒ ：ｆ ｌБайду номын сангаас ｓ；ＤＣＳ；ｓ ｇ ｎ ｅ ｉｎ；ｉ ｔｒｅ ｅ ｃ ｙ ｗｏ ｄｓ ｉ ｄ ｕ ｅ ｅ ｍｅ ｔｄ ｓｇ ｎ ｅｆｒ ｎ ｅ
集 散 控 制 系 统 （ Ｓ 结 合 现 场 总 线 的控 制模 ＤＣ ）
式 与 目前 发 电 厂 常 用 的 Ｄ Ｓ与 可 编 程 逻 辑 控 制 Ｃ
ＨＥ ｅ ｇ ｙ ｏ，Ｙ Ｚ ｎ －ａ ＡＮＧ Ｌｅ－ ｈ ｎ ｉ ｏｇ ｚ
（ ｈ ｎ ｕ ｕ ｈ ａＰ ｗ ｒＧｅ ｅａｉｎＣ ． Ｌｄ， ｎ ｈ ｉ ｈ ｊ ｎ １ ６ ２ ｈｎ ） Ｓ ｅ ｈ ａＧ ｏ ｕ ｏ ｅ ｎ ｒｔ ｏ ， ｔ Ｎｉｇ ａ Ｚ ｅ ａ ｇ３ ５ １ ，Ｃ ｉａ ｏ ｉ
中 图分 类 号 ： Ｋ３ ３ Ｔ ２ ２ Ｔ ２ ：Ｐ ７ 文献 标 志码 ：Ｂ 文 章编 号 ：１ ０ — ８ １ ２ １ ）３ ０ ３ — ３ ０ ７ １ ８ （ ０ １０ — ０ ４ ０

适用于较快 的数据传输 速率 ，以及更过 于偏 大 时 ，则 很
容 易导 致 数 据 网络 的堵 塞 。要 解决 这 个 问题 ，拟 设 立一 个 适 当 的监 控 层用 以协 调 相互 通 讯 的设 备 ，必
收稿 日期 ：２ ０ １ ３—０ ４—１ ４
Ｄ Ｃ Ｓ的关 系必然 也不 例外 。 Ｆ Ｃ Ｓ代表 控 制技术 潮 流与 发展 方 向 ，但 在 现 阶段 Ｆ Ｃ Ｓ尚没有 统 一 的国际 标准
而呈群雄逐鹿之势 ，而 Ｄ Ｃ Ｓ则 以其成熟的技术及广 泛 的应用 而 占居 着一 个 尚不 可完 全替 代 的地位 。
以工 程 成 本 与效 益 看 ，现 场 总 线 的根 本 优 势是 良好 的互 操 作 性 ；结 构 简 单 ，布 线 费 用低 ；控 制 功 能 分散 ， 灵活 可靠 。 然而 这些 优势 是 建立 在新 装 Ｆ Ｃ Ｓ
系统的前提下 ，如果企业建立有完善的 Ｄ Ｃ Ｓ ，现在 要向 Ｆ Ｃ Ｓ过渡 ，则必须仔细考虑现有投资对已有投 资的回报率 。充分利用 已有的 Ｄ Ｃ Ｓ设施以及成熟的 Ｄ Ｃ Ｓ控制 管理 方式 来实 现 Ｆ Ｃ Ｓ是 我们 应选 的策 略 。 虽然 现 场 总 线有 优 势 可 言 ，但 向其 过渡 的代 价 与风 险 是必 须 分 析 清楚 的 。再者 ，从 技术 的继 承 及 控制手段上 ，也要求 Ｆ Ｃ Ｓ与 Ｄ Ｃ Ｓ应相兼容 。Ｆ Ｃ Ｓ 实 现控 制 功 能下 移 至底 层 ，各 个 现场 设 备 节点 的独 立 功能 得 以加 强 并 完 善 现场 底 层设 备 间 的数据 通 讯 功
能。 ． Ｄ Ｃ Ｓ适 用于 较慢 的数 据传 输速 率 ，而 Ｆ Ｃ Ｓ则 更
而发展起来 的 。它 的初衷是 用数字通 讯代替 ４— ２ ０ ｍ Ａ模拟传输技术 ， 但随着现场总线技术与智能仪 表管控一体化 （ 仪表调校 、控制组态、诊断 、报警 、 记 录 ）的发 展 ，在控 制 领 域 内引 起 了一 场前 所 未 有 的革命 。控制专家们纷纷预言 ：Ｆ Ｃ Ｓ 将成为 ２ １ 世纪 控制 系统 的 主流 。 然而就在人们对 Ｆ Ｃ Ｓ寄托极大希望 的时候 ，却 没有注意到它的发展在某些方面 的不协调 ，其 主要 表现 在 迄今 为止 现 场 总线 的通 讯 标 准 尚未 统 一 ，这 使得各厂商的仪表设备难以在不同的 Ｆ Ｃ Ｓ中兼容 。 此外 ， Ｆ Ｃ Ｓ的传输速率也不尽人意， 以基金会现场总 线 （ Ｆ Ｆ）正在 制 定 的 国际标 准 为例 ，它采 用 了 Ｉ Ｓ Ｏ 的参 考模 型 中的 ３ 层 （ 物理 层 、数据链 路层 和应 用 层） 和极具特色的用户层 ， 其低速总线 Ｈ １ 的传输速 度为 ３ １ ． ２ ５ ｋ ｂ ｐ ｓ ，高速总线 Ｈ ２的传输速度为 １ Ｍ ｂ ｐ ｓ 或２ ． Ｓ Ｍｂ ｐ ｓ 。 而对 西 门子 推 出的 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ总线 而言 ，

业 ， 其是大、 尤 中型 水 泥 生 产 线 上 获得 了广 泛 的 应 用 。在 此基 础 之 上 ， 分 发挥 了现 场 总线 技 术 及 ＤＣＳ技 术 两 充
者 优 势 ，以 系统 集 成 为 手 段 ，给 出一 套 基 于 Ｐ ｏ ｂ ｓ 场 总 线 协 议 的 水 泥 熟 料 的 生 产 线 的 集 散 控 制 系统 ｒｆｕ 现 ｉ （ ＤＣＳ ， ） 实现 了对 水 泥 熟料 生 产 的 集 中管 理 和 分 散控 制 。 关 键 词 ： Ｃ８ ０ ； Ｃ Ｓｒ ｅ ； Ｉ 现 场 总 线 ； 控 管 理 Ａ ０ Ｍ ＯＰ ｅｖ ｒＩ Ｘ； Ｆ 监
磨 、 气 处 理 、 料 均 化及 生 料 人 窑 、 料 烧 成 和 熟 料 入 库 、 废 生 熟
熟 料输 送 这 一 段 工 艺 流 程 的过 程 自动 化 控 制 。 该 系 统 的 硬 件 结 构 按 照 功 能 自上 而 下 分 为 现 场 层 和 控 制管理层 。
２ １现 场 控 制 层 ．
基才现场 总线技 术的 ＤＣ Ｓ在水 泥熟料 生产线 中的应 用
郑 恒丽 ， 李 林树
河南பைடு நூலகம்筑材料设计院有限责任公司（５ ０ ２ ４００ ）
摘 要 ： Ｓ 集散 控 制 系统 ） 术 以其 集 中管 理 、 ＤＣ （ 技 分散 控 制 的结 构 特 点和 功 能 完善 、 用 方 便 等 优 点 。 水 泥行 使 在
２２ １操 作 站 （ ．． ＯＳ） 硬 件 平 台 为 工 业 控 制 机 。 件 平 台 为 Ｗｉｄ ｗ Ｐ Ｐ ｏ 软 ｎ ｏ ｓ ｒ— Ｘ ｆｓｉ ａ、 Ｃ ０ Ｍ、 Ｐ ｅｖｒ ｏ Ｃ ０ ＭＣ ５ １ 软件 。０ ｅ ｓ ｎ ｌ ８ ０ Ｏ Ｃ Ｓ ｒｅ ｆｒ ８ ０ ． 等 ｏ Ａ Ａ Ｓ 功 能 和 权 限 由工 程 师站 决 定， 作 员 站 使 用 以 太 网与 过 程 站 操